Смекни!
smekni.com

Проектирование магистральной волоконно-оптической системы передачи с повышенной пропускной способностью (стр. 13 из 31)

При длине волны λ= 1,3 мкм коэффициент Aλ = 5,7 Вт/А и при длине λ = 1,55 мкм коэффициент Aλ = 4,8 Вт/А. Энергия падающего излучения, соответствующая одному и тому же фототоку, уменьшается с увеличением длины волны.

Мощность шума оптического приемного модуля с p-i-n фотодетектором и полевым транзистором на входе можно определить используя выражение

(2), Где: к – постоянная Больцмана, T-температура,
-суммарная емкость фотодиода, предварительного усилителя и монтажа,
-шум-фактор полевого транзистора
,
- интегралы Персоника, Sm-крутизна полевого транзистора, K-коэффициент, характеризующий глубину интегрирования во входной цепи фотоприемника. (обычно K=10÷100, так как в противном случае усложняется корректирующее устройство оптического приемника). Подставляя (2) в (1) получим зависимость чувствительности оптического приемника от скорости передачи.

(3)

На рис. 2.19 приведена кривая расчета чувствительности оптического приемника при следующих параметрах:

=0,8; Aλ=4,8 Вт/А;
=0,5 пФ(кривая 1),
=1 пФ(кривая 2);
=0,55,
=0,085; Sm=35*10-3 См; Fn=1.5.

Приведенные кривые показывают что чувствительность оптического приемника с увеличением скорости передачи информации быстро уменьшается, что приводит к уменьшению бюджета системы, который равен разности уровней передающего оптического модуля и чувствительности оптического премного устройства.

В системах с WDM в оптическом канале появляется дополнительные источники потерь - оптические мультиплексор и демультиплексор. Для современных оптических мультиплексоров интерференционного типа величина затухания составляет от 1,5 до 5,2 дБ на канал – в зависимости от количества мультиплексируемых каналов. Затухание мультиплексоров интерференционного типа может меняться также в зависимости от длины волны

- точнее от m – от номера мультиплексируемого канала что связано с особенностью его устройства.

Рис.2.19. Зависимость чувствительности оптического приемника с p-i-n фотодиодом от скорости передачи.

Теоретически значение затухания для оптических мультиплексоров интерференционного типа в зависимости от числа каналов рассчитывается по следующей формуле:

, где 0,99-коэффициент отражения от пленки, 0,98-коэффициент пропускания тонкопленочного фильтра.

На практике значение затухания мультиплексоров интерференционного типа выше. Так для мультиплексора на 4 канала оно может колебаться от 1,8 до 2,5 дБ, для мультиплексора на 32 канала – 4,2 дБ, для мультиплексора на 40 каналов – 5,3 дБ. Достоинство этих мультиплексоров – большое переходное затухание между каналами ≈60 дБ, малая чувствительность к изменениям температуры, недостатки- сложность изготовления и как следствие - высокая стоимость. Мультиплексоры решетчатого типа отличаются простотой изготовления, вносимое затухание колеблется от 3 до 4,5 дБ для 16 каналов – 3дБ, для 32 – х- 4 дБ, для 40 – 4,5 дБ. Недостаток – требуется температурная стабилизация, что увеличивает затраты на эксплуатацию.

Рассмотрим возможности проектируемой магистральной линии. Для этого будем наращивать скорость передачи с В1=2,5 Гбит/с до Вn=40 Гбит/с c шагом 2,5 Гбит/с, и рассчитывать допустимую величину затухания в оптическом тракте

(бюджет системы) для

а) для систем WDM c мультиплексорами интерференционного типа

б) для систем WDM c мультиплексорами решетчатого типа

в) для систем WDM c мультиплексорами интерференционного типа (при условии идеальности их конструкции – теоретический минимум затухания).

Результаты сведем в таблицы 2.9,2.10,2.11 соответственно.

Таблица 2.9 Затухание при уплотнении по длине волны (частотный план CWDM) с применением интерференционных мультиплексоров.

Скорость передачи, Bm, Гбит/с 2,5 5 7,5 10 12,5 15 17,5 20 22,5 25 27,5 30 32,5 35 37,5 40
Количество спектрально- уплотняемых каналов m 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Длина волны на которой ведется передача (ITU-T G.694.2 –частотный план CWDM) λm, мкм 1,29 1,31 1,33 1,35 1,37 1,39 1,41 1,43 1,45 1,47 1,49 1,51 1,53 1,55 1,57 1,59
Затухание, вносимое мультиплексором и демультиплексором αm 2 2 2 2 2,5 2,5 2,5 2,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5
αm×2 4 4 4 4 5 5 5 5 7 7 7 7 7 7 7 7
Чувствительность
,дБ
-27,09 -27,15 -27,22 -27,29 -27,35 -27,41 -27,47 -27,54 -27,6 -27,66 -27,71 -27,77 -27,83 -27,89 -27,94 -28
Бюджет системы,
дБ при Pпер=0Дб
23,09 23,15 23,22 23,29 22,35 22,41 22,47 22,54 20,6 20,66 20,71 20,77 20,83 20,89 20,94 21

Таблица 2.10 Затухание при уплотнении по длине волны (частотный план CWDM) с применением решетчатых мультиплексоров.

Скорость передачи, Bm, Гбит/с 2,5 5 7,5 10 12,5 15 17,5 20 22,5 25 27,5 30 32,5 35 37,5 40
Количество спектрально- уплотняемых каналов m 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
λ на которой ведется передача (ITU-T G.694.2 –CWDM)λm,мкм 1,29 1,31 1,33 1,35 1,37 1,39 1,41 1,43 1,45 1,47 1,49 1,51 1,53 1,55 1,57 1,59
α, вносимое mux и dmux αm 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3
αm×2 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6
Чувствительность
,дБ
-27,09 -27,15 -27,22 -27,29 -27,35 -27,41 -27,47 -27,54 -27,6 -27,66 -27,71 -27,77 -27,83 -27,89 -27,94 -28
Бюджет системы,
дБ при Pпер=0Дб
21,09 21,15 21,22 21,29 21,35 21,41 21,47 21,54 21,6 21,66 21,71 21,77 21,83 21,89 21,94 22

Таблица 2.11 Затухание при уплотнении по длине волны (частотный план CWDM) с применением интерференционных мультиплексоров (теоретический предел).

Скорость передачи, Bm, Bm Гбит/с 2,5 5 7,5 10 12,5 15 17,5 20 22,5 25 27,5 30 32,5 35 37,5 40
Количество спектрально- уплотняемых каналов m 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
λ на которой ведется передача (ITU-T G.694.2 –CWDM)λm, мкм 1,29 1,31 1,33 1,35 1,37 1,39 1,41 1,43 1,45 1,47 1,49 1,51 1,53 1,55 1,57 1,59
α, вносимое mux и dmux αm 0,0877 0,131 0,175 0,2186 0,2623 0,306 0,349 0,393 0,436 0,480 0,524 0,567 0,611 0,655 0,698 0,742
αm×2 0,175 0,262 0,35 0,437 0,524 0,611 0,699 0,786 0,873 0,961 1,048 1,135 1,223 1,310 1,397 1,484
Чувствитель- ность
,дБ
-27,09 -27,15 -27,22 -27,29 -27,35 -27,41 -27,47 -27,54 -27,6 -27,66 -27,71 -27,77 -27,83 -27,89 -27,94 -28
Бюджет системы,
дБ при Pпер=0Дб
26,92 26,89 26,87 26,85 26,83 26,8 26,77 26,75 26,73 26,7 26,66 26,63 26,60 26,58 26,54 26,52

Анализируя полученные данные можно сказать, что в высокоскоростных системах применение технологии WDM c точки зрения сохранения бюджета системы выглядит более перспективно. После скорости 7,5 Гбит/с при использовании любого из рассмотренных типов мультиплексоров виден выигрыш в скорости передачи.

Рис. 2.20. Зависимость бюджета мощности системы от скорости передачи для систем с WDM.